Em 2 de janeiro de 1928, o físico inglês Paul Dirac (1902-1984) publicaria o primeiro de uma série de trabalhos que fariam o primeiro casamento entre a mecânica quântica e a relatividade restrita, oferecendo uma descrição relativística para o spin do elétron. Era o início do que mais tarde se tornaria a eletrodinâmica quântica. Para comemorar o feito, o Prof. José Abdalla Helayël-Neto, do Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF), publica um pequeno artigo sinóptico, acompanhado de links para os cinco seminais artigos de Dirac, a começar pelo enviado há exatas nove décadas.
Aquele auspicioso 2 de Janeiro de 1928: (i ?. ? – m) ? = 0.
Por José Abdalla Helayël-Neto
Nos dias 2 de Janeiro e 2 de Fevereiro de 1928, o Prof. Paul Dirac enviava à Royal Society of London (RSL), respectivamente, os seus trabalhos “The Quantum Theory of the Electron” e “The Quantum Theory of the Electron – Part II”, nos quais consegue dar uma descrição relativística para o spin do elétron. A ideia da existência de um momento angular intrínseco do elétron foi introduzida por Goudsmit e Uhlenbeck em 1925; Pauli tentou compatibilizar o magnetismo do elétron com a Relatividade Especial, mas sem sucesso. Foi, então, que, nestes dois artigos fundamentais e demarcadores de uma nova era para a Física, o Prof. Dirac unifica a Mecânica Quântica com a Relatividade Especial, esta síntese ficando configurada através da chamada Equação de Dirac, que resolve a questão da descrição relativística do spin do elétron. Grandes desdobramentos concretizaram-se a partir destes dois trabalhos: o conceito de vácuo quântico fica claro no artigo subsequente, “A Theory of Electrons and Protons”, enviado à RSL em 6 de Dezembro de 1929. Este artigo constitui um marco notável para o posterior desenvolvimento da Eletrodinâmica Quântica.
Na linha aberta com os dois trabalhos sobre a Mecânica Quântica Relativística do elétron, o Prof. Dirac publica na Nature, em 18 de Outubro de 1930, o seu célebre artigo “The Proton”, onde já se identificam os alicerces de seu clássico artigo de 29 de Maio de 1931, também publicado nos Proceedings da RSL, “Quantised Singularities in the Electromagnetic Field”. Ao longo das 13 páginas deste artigo, o autor apresenta três resultados de grande porte: prevê a existências dos monopolos magnéticos, propõe uma solução para o fenômeno de quantização da carga elétrica e antecipa a existência da anti-matéria que, neste trabalho, corresponde aos pósitrons (descobertos em 1932) e anti-prótons (que viriam a ser descobertos somente em 1956). Sincronizando-nos com o Prof. Dirac em 1931, as partículas até então conhecidas eram apenas o elétron, o próton e o fóton. O nêutron só viria a ser descoberto em 1932. Por esta série de trabalhos, com resultados de grande impacto para o estudo de novas formas de matéria, o Prof. Dirac foi um dos agraciados com o Prêmio Nobel de Física de 1933.
Na recorrência do nonagésimo aniversário dos trabalhos que assinalam a publicação da Equação de Dirac, é importante destacar a relevância da mesma em problemas contemporâneos da Física da Matéria Condensada; materiais desenvolvidos mais recentemente, como o grafeno e os isolantes e supercondutores topológicos, vêm-se revelando um notável laboratório para a aplicação de soluções e propriedades da Equação de Dirac. Esta, na verdade, pode ser a chave para uma descrição teórica bem-sucedida da matéria em sua fase dita topológica, abrindo, assim, um amplo horizonte de aplicações tecnológicas para uma equação que, há 90 anos atrás, era apenas extremamente rica de significado para a Física Teórica, sem ainda estar clara qual poderia ser a sua utilidade em termos de Tecnologia.